RU208576U1

RU208576U1 - Устройство для ультразвукового выглаживания крупной внутренней упорной резьбы

Info

Publication number: RU208576U1
Application number: RU2021108739U
Authority: RU
Inventors: Олег Сергеевич Железков; Евгений Михайлович Мартынов; Роман Рафаэлевич Дема
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2021-12-24

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для ультразвуковой обработки крупной внутренней упорной резьбы. Устройство содержит две акустические систем, каждая из которых состоит из последовательно размещенных в стаканообразном корпусе упругого элемента, магнитострикционного преобразователя, волновода и концентратора, на торце которого закреплен излучатель со съемным рабочим наконечником. Каждая акустическая система установлена на державке с возможностью регулируемого перемещения в осевом направлении и фиксации, причем державка крепится на суппорте станка. Акустические системы развернуты в противоположные стороны и смещены вдоль продольной оси обрабатываемой резьбы на половину шага резьбы. Продольные оси каждой акустической системы наклонены под углом (90°-α), где α- угол наклона ненагружаемой стороны профиля упорной резьбы. Каждый рабочий торец съемного наконечника излучателя контактирует с одной половиной нагружаемой стороны профиля резьбы. В результате обеспечивается улучшение условий выглаживания и снижение рассеивания ультразвуковых колебаний. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для ультразвуковой обработки крупных внутренних упорных резьб, например, в винтовых механизмах, воспринимающих большую одностороннюю нагрузку (винтовые прессы, нажимные устройства прокатных станов, грузоподъемные устройства, домкраты и т.п.).

Известен ультразвуковой инструмент для упрочнения внутренних цилиндрических поверхностей металлических изделий (Патент РФ № 2305622). Инструмент содержит преобразователь и связанный с ним волновод. Волновод выполнен в виде стержня с цилиндрической рабочей поверхностью, на которой в зоне пучности колебательных смещений имеются углубления, расположенные в шахматном порядке рядами в виде винтовых линий. Каждое из углублений имеет цилиндрическую форму и наклонено к оси волновода в сторону преобразователя под углом от 30° до 85°. В каждом из углублений помещен с возможностью вращения и перемещения вдоль оси углубления шарик, который снабжен пружинящим элементом, установленным в донной части углубления.

Известный ультразвуковой инструмент представляет собой сложную конструкцию и позволяет обрабатывать только внутренние цилиндрические поверхности постоянного диаметра. Конструкция не годится для выглаживания внутренних резьбовых поверхностей.

Известно техническое решение для статико-импульсного упрочнения внутренних крупногабаритных резьб (Патент РФ № 2731949), которое содержит генератор механических импульсов, волновод-коромысло, который одним концов связан с генератором, а на противоположном конце установлен ролик для обкатки впадины внутренней резьбы. При этом ось волновода-коромысла закреплена на суппорте токарного станка.

При использовании вышеотмеченного технического решения обрабатывается вся поверхность впадины резьбы, что для упорной резьбы нерационально, так как разрушение резьбы происходит из-за критического износа нагружаемой стороны профиля.

За прототип принято устройство для безабразивной ультразвуковой финишной обработки поверхностей сложного профиля (Патент РФ № 2317187). Устройство содержит акустическую систему в виде установленных в корпусе магнитострикционного или пьезокерамического преобразователя, волновода, концентратора и излучателя со съемным рабочим наконечником. Корпус акустической системы установлен на державке с возможностью поворота на малый угол вокруг оси, перпендикулярной продольной оси акустической системы. По обе стороны от оси поворота корпуса установлены винтовые поджимающие пружины. Державка крепится в суппорте станка с возможностью перемещения параллельно оси обрабатываемой заготовки.

Недостатки известного устройства связаны с возникновением в процессе выглаживания неравномерных давлений на обрабатываемую рабочую сторону профиля со стороны наконечника акустической системы. Неравномерные давления возникают вследствие деформирования пружин, расположенных по разные стороны от оси крепления корпуса акустической системы к державке, что вызывает поворот корпуса акустической системы на некоторый угол. Неравномерное давление на обрабатываемую поверхность приводит к неравномерному упрочнению и неравномерной шероховатости обрабатываемой поверхности, что снижает качество резьбы и износостойкость гайки. Кроме того, у крупной упорной резьбы рабочая нагружаемая поверхность имеет большую высоту (по ГОСТ 18177 у резьбы с шагом p = 48 мм высота профиля Н_l = 36 мм) и вести одновременно обработку по всей высоте затруднительно. Другой недостаток связан с тем, что продольная ось волновода направлена под углом 90° к продольной оси излучателя, что вызывает повышенное рассеивание колебаний, а, следовательно, приводит к снижению коэффициента полезного действия устройства (КПД).

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение качества обрабатываемой поверхности упорной крупной резьбы и повышение КПД устройства.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым техническим решением, заключается в улучшении условий выглаживания и снижения рассеивания ультразвуковых колебаний.

Поставленная проблема решается тем, что устройство для ультразвукового выглаживания крупной внутренней упорной резьбы, предназначенное для использования на станке, имеющем каретку с держателем, содержит державку, выполненную с возможностью жесткого крепления в держателе каретки станка и две акустические системы, каждая из которых состоит из последовательно размещенных в стаканообразном корпусе магнитострикционного преобразователя, волновода и концентратора с установленным на его торце излучателем со съемным рабочим наконечником, причем акустические системы закреплены на державке с возможностью регулируемого перемещения в осевом направлении и фиксации, развернуты в противоположные стороны и смещены друг относительно друга вдоль продольной оси резьбового отверстия на половину шага упорной резьбы, а продольная ось каждой акустической системы наклонена к продольной оси резьбового отверстия на угол (90°-α) , где α- угол наклона ненагружаемой стороны профиля упорной резьбы, при этом съемный рабочий наконечник излучателя каждой акустической системы выполнен с возможностью контакта торцем с одной половиной нагружаемой стороны профиля упорной резьбы.

Устройство для ультразвукового выглаживания крупной внутренней упорной резьбы (Фиг. 1) содержит две акустические системы, каждая из которых состоит из последовательно размещенных в стаканообразном корпусе 1 упругого элемента, магнитострикционного преобразователя (на фиг. 1 не показано), волновода 2 и концентратора 3. На торце концентратора 3 жестко закреплен излучатель 4 со съемным рабочим наконечником 5. Каждая акустическая система установлена на державке 6 с возможностью регулируемого перемещения в осевом направлении и фиксации. Державка 6 жестко закреплена в держателе суппорта станка (на фигуре не показан). При этом акустические системы развернуты в противоположные стороны и смещены вдоль продольной оси обрабатываемой резьбы на половину шага резьбы. Кроме того, продольные оси каждой акустической системы наклонены под углом (90^°-α), где α- угол наклона ненагружаемой стороны 7 профиля резьбы, а каждый рабочий торец съемного наконечника 5 излучателя 4 контактирует с одной половиной нагружаемой стороны 8 профиля резьбы.

Устройство для ультразвукового выглаживания крупной внутренней упорной резьбы работает следующим образом. Гайка 9 с предварительно нарезанной необработанной резьбой зажимается в патроне механизма вращения токарного станка (на фигуре не показан), а в каретке суппорта станка укрепляется державка 6, на которой установлены две развернутые в противоположные стороны акустические системы. Державка 6 подводится к торцу необработанной гайки 9 таким образом, чтобы наконечники 5 излучателей 4 с определенной силой прижимались к одной половине нагружаемой стороны 8 профиля резьбы гайки 9. Акустические системы подключаются к источникам питания и включаются (на фигуре не показано), обеспечивая ультразвуковые колебания излучателей 4 с наконечниками 5. После чего одновременно включаются механизмы вращения патрона и перемещения суппорта (на фигуре не показаны) токарного станка и происходит выглаживание нагружаемой стороны 8 профиля резьбы.

Проведены комплексные исследования, направленные на повышение износостойкости гаек нажимного механизма прокатной клети стана 2000 горячей листовой прокатки ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Резьба по ГОСТ 10177-82 (диаметр D = 600 мм, шаг p = 24 мм, высота профиля H = 18 мм). Проведенные исследования показали, что применение выглаживания с наложением ультразвуковых колебаний обеспечивает снижение шероховатости поверхности (с Ra = 3,2 мкм до Ra = 0,8 мкм), упрочнение поверхностного слоя на глубину до (200÷250) мкм, а на поверхности возникают остаточные сжимающие напряжения. Износостойкость гаек возрастает на (25÷30)%. Соосное без перегибов размещение преобразователя, волновода, концентратора и рабочего наконечника снижает рассеивание ультразвуковых колебаний и повышает КПД.

Claims

Устройство для ультразвукового выглаживания крупной внутренней упорной резьбы, предназначенное для использования на станке, имеющем каретку с держателем, отличающееся тем, что оно содержит державку, выполненную с возможностью жесткого крепления в держателе каретки станка, и две акустические системы, каждая из которых состоит из последовательно размещенных в стаканообразном корпусе магнитострикционного преобразователя, волновода и концентратора с установленным на его торце излучателем со съемным рабочим наконечником, причем акустические системы закреплены на державке с возможностью регулируемого перемещения в осевом направлении и фиксации, развернуты в противоположные стороны и смещены друг относительно друга вдоль продольной оси резьбового отверстия на половину шага упорной резьбы, а продольная ось каждой акустической системы наклонена к продольной оси резьбового отверстия на угол (90°-α) , где α- угол наклона ненагружаемой стороны профиля упорной резьбы, при этом съемный рабочий наконечник излучателя каждой акустической системы выполнен с возможностью контакта торцем с одной половиной нагружаемой стороны профиля упорной резьбы.